1、 桥 梁 工 程三角形挂篮设计计算书年月日目 录一、设计计算说明31.1 设计依据31.2 工程概况(待修改)41.3 挂篮设计41.3.1 主要技术参数41.3.2 挂篮构造41.3.3 挂篮计算对象的确定5二、挂篮设计荷载（3m节段）52.1 截面各部位与挂篮各构件荷载的对应关系52.2 箱梁自重荷载计算62.3 模板及人员、机械荷载7三、外模滑梁计算（3m节段）83.1 荷载组合83.2 外模滑梁计算93.2.1 内力及约束反力计算93.2.2 截面初选93.2.3 强度、刚度验算9四、底纵梁计算（3m节段）94.1 腹板底纵梁受力验算104.1.1 荷载组合、内反力计算及截面初选1042、.1.2 强度、刚度验算114.2 底板底纵梁受力验算（与腹板底模纵梁所用钢材截面一样，可不予验算）11五、前、后下横梁计算（3m节段）115.1 前下横梁受力验算115.2 后下横梁受力验算13六、内模滑梁计算（3m节段）136.1 荷载组合、内反力计算及截面初选136.2 强度、刚度验算14七、前上横梁计算（3m节段）147.1 荷载组合及内、反力计算147.2 强度、刚度及整体稳定性验算16八、吊杆计算（3m节段）178.1 精轧螺纹钢吊杆抗拉强度计算178.1.1 前下横梁吊杆抗拉强度178.1.2 后下横梁吊杆抗拉强度178.2 伸长量计算188.2.1 前下横梁最大伸长量18九、挂3、篮主桁架计算（3m节段）189.1 挂篮三角架计算（需复算）189.2 后锚力计算20十、一套挂篮重量一览表（见挂篮设计图纸）21秀山黄杨大桥主桥三角形挂篮设计计算书一、设计计算说明1.1 设计依据、桥梁工程施工设计图；、公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000；、钢结构设计规范GB50017-2003；、路桥施工计算手册；、桥梁工程、结构力学、材料力学；、新编常用金属材料守则；、其他相关规范手册。1.2 工程概况桥址处于梅江河中游河段，是连接主城与城北工业园之间的重要交通枢纽。大桥采用（48+80+48）m三跨预应力混凝土变截面单箱双室连续箱梁，左幅起终点桩号为：K0+458K0+634，4、右幅起终点桩号为：K0+466K0+642，全长176米。全桥桥面横坡1.5%，纵坡-0.409%。箱梁顶板宽度为16.99m,底板宽为11.49m,支点处两高4.5m，跨中梁高2m，顶板厚5028cm,底板58.228cm,腹板厚6545cm。本桥共分10个现浇段，其中0#段长12m,1#4#段长3m,510#段长3.5m,合拢段长为2m。现浇块方量最大为1#现浇块，方量约为354.5m3。箱梁底按1.8次抛物线变化。1.3 挂篮设计1.3.1 主要技术参数、砼自重GC2.6 t/m3；、钢材弹性模量Es2.1105 MPa；、容许挠度：1/400、强度设计值：抗拉、压和弯：f210Mpa抗5、剪：fv=125 Mpa或120Mpa1.3.2 挂篮构造采用三角式轻型挂篮进行悬臂浇筑，由主桁系统、悬吊行走系统和模板系统（含底模平台）三部分组成。其中，主桁系包括三角架、平联、前横梁、中横梁和后锚梁四个部分；三角架和平联采用型钢和钢板的组合结构，前横梁、中横梁和后锚梁采用型钢组拼。悬吊行走系统包括内、外模滑梁、吊杆（含分配梁）、行走滑梁、行走滑轮等部分；内、外滑梁、行走滑梁采用型钢组拼，所有吊杆均采用32精轧螺纹钢筋，前吊点采用钢板组焊，后行走轮为型钢、钢板和轴承组成滑轮结构。模板系统包括外模、内模和底模（含底模平台）三个部分；外模、底模均采用大块组合钢板，内模为组合钢模；内外模桁架采用型6、钢组拼；底模平台纵横梁均采用型钢组拼。各部分结构的详细设计情况见相应设计图。1.3.3 挂篮计算对象的确定3m长的节段最大悬浇重量为1号块，重约159t，主要以1号块计算对象对挂篮进行设计验算。二、挂篮设计荷载（3m节段）2.1 截面各部位与挂篮各构件荷载的对应关系挂篮总体布置如图1所示，截面各部位（图2）与挂篮各构件荷载的对应关系如下：（1）翼板及侧模自重A1外模滑梁（20b槽钢双拼，每侧1根），外模吊梁（每侧1根，每根设置2个吊点吊住外模）。（2）顶板、内模及内模支撑A2内膜滑梁，4根（20b槽钢双拼）。（3）腹板A3、底板A4及底板模板底纵梁（25b槽钢双拼）， 12道小纵梁，两端支撑在7、前、后下横梁（35a工字钢双拼）。（4）外模滑梁、内模滑梁、前后下横梁的荷载通过各吊杆（32精轧螺纹钢）传递到前上横梁（三根45b工字钢合拼）。图1 总体布置图图2 箱梁计算截面示意图图3 挂蓝总体布置图2.2 箱梁自重荷载计算由于1号块为最大重量块，以1号块为对象，确定截面各个部位的重量，计算截面示意图如图2所示。翼板自重G1：翼板截面面积为：A1=0.87m2或者0.98 m2则计算自重：G1=0.87*3*2.6=6.79t或者G1=0.98*3*2.6=7.64t顶板自重G2：顶板截面面积取：A2=2.6m2则顶板自重：G2=5.2*3*2.6=40.56t腹板自重G3：腹板截面面积：8、A3=2.61m2 或者2.56m2或者2.51，则计算自重：G3=7.68*3*2.659.904t 底板自重G4：底板截面面积：A4=5.67m2则计算自重G4=5.67*3*2.644.21t则箱梁总重为G=G1+G2+G3+G4=159.2t2.3 模板及人员、机械荷载标准段侧模自重G标：标准段外侧模自重：侧模翼板支架自重：支架每90cm一道，按5道考虑，每道暂按10#槽钢计算，1道支架自重为：(1.29+1.655+2)*10Kg/m49.45kg,5道支架共重：49.45*5=247.25kg。连接角钢：63*63*6：4m*2*5.7245.76kg肋（10槽钢）：20根*4.09、m*10Kg/m=0.8t面板（6mm厚，模板长度4.0m）：(1.2855+1.6548+2)*4.0*7850*0.0060.94t标准段外侧模自重：G标=0.25+0.046+0.8+0.942.04t外侧模剩余模板为现场组合钢板，按90kg/m2计算，则外侧模剩余模板重量为：G组=2.2m*4m*90=0.792t故外侧模总重为：G外2.04*2+0.792*25.7t内模顶板自重G顶：内模顶板由厂家根据实际尺寸加工，初步按照120kg/m2计算模板重量，则内模顶板自重为：G内=3.05m*2*4m*0.12t/ m2=2.93t(不计顶板倒角模板重量)底模自重G底：底模为厂家按照设计10、尺寸加工，重量初步按150kg/m2计。则底板自重为：G底=150*11.49*4=6.894t人员、机械荷载（施工荷载）G施：人员、机械荷载按2.5KN/m2考虑。内模腹板自重G腹：内模腹板为现场组和拼装而成，按90kg/m2计算模板重量，则内模腹板自重为：G腹=9.06*4*90=3.26t三、外模滑梁计算（3m节段）3.1 荷载组合作用在外模滑梁的荷载为：翼板自重，侧模自重。静载的安全系数取1.35，活载取1.25，不均匀受力系数取1.2，则：外模自重：G5=5.7t 箱梁翼板自重：G1=6.79t和G1=7.64t人员、机械荷载：G8=2.5*3*2.75*1.25*2=51.56KN11、由于每侧翼板的荷载由外模滑梁和外模吊梁承受，所以每侧荷载按2根梁布置，每根布置范围为3m，则q(6.79+7.64)*1.35*9.8+51.56+14.6*1.35*9.8)*1.2/(4*3)=43.563KN/m外模滑梁计算示意图如图4所示。图4 外模滑梁受力计算示意图3.2 外模滑梁计算3.2.1 内力及约束反力计算约束反力为：前吊点：R前50.86 KN外模滑轮：R后79.84 KN则图4中最大内力为：Mmax92.8KN*m 3.2.2 截面初选所选构件截面模量应满足如下要求：截面选I28a工字钢，其截面参数为：508.21cm3 ，7115cm43.2.3 强度、刚度验算抗弯强度12、：=173.91/400挠度不满足要求，可以通过设置预拱值实现。四、底纵梁计算（3m节段）底纵梁共布置12道（如图5所示），纵梁两端用钢销与前、后下横梁栓接，每侧腹板混凝土自重由3道承受，底板混凝土自重由6道承受。图5 底模纵梁布置图4.1 腹板底纵梁受力验算4.1.1 荷载组合、内反力计算及截面初选箱梁腹板最大混凝土自重：G腹=2.61*3*2.620.36t每侧腹板布置2道，则作用在底纵梁上的均布荷载为：q20.36*1.35*9.8/（3.016*2）44.656KN/m图6 底模纵梁受力计算示意图计算示意图如图8所示，图中的最大弯矩为： Mmax97.84KN*m支座反力为： R前8613、.61 KN R后49.36 KN所选构件截面模量应满足如下要求：截面选I28a工字钢，其截面参数为：508.2m3 ，7115cm44.1.2 强度、刚度验算抗弯强度：=183.351/400挠度不满足要求，可通过对梁设置预拱度满足。由此可知，腹板底纵梁采用I28a槽钢，其强度能满足要求。4.2 底板底纵梁受力验算（与腹板底模纵梁所用钢材截面一样，可不予验算）五、前、后下横梁计算（3m节段）5.1 前下横梁受力验算前下横梁长14.2m，两端各超出箱梁1.36m（如图7所示），计算长度取15.3m，主要承受小纵梁传递下来的前支点荷载、前下横梁自重及小纵梁自重，计算示意图如图10所示。 图7 前14、下横梁荷载分布图图8 前下横梁荷载图每道小纵梁自重：560.313*9.8/10005.5 KN底模纵梁对前下横梁的荷载按最大荷载组合考虑:取左边腹板高度较大处为最不利位置，即N1=N2=N3=N4=N6=N5=89.36KN；受力间距和方向如图8所示；取支点间距最大处（2.1m）为计算单元，其荷载条件如图9所示：图9 前下横梁最不利位置受力示意图Mmax=89.36/2.1*（2*0.36+1）*0.74+1.93*2.1*0.74*（1-0.74/2.1）=56.1KN.m拟选用2I36b工字钢，自重荷载为：q1.93 KN/m求得图9中最大弯矩和挠度为：Mmax56.1 KN.m （刚度15、能满足要求）支座反力为：R1=75.22 KN ； R2=107.55 KN ； 截面模量为：1838m3 抗弯强度：则前下横梁采用2I36b工字钢能满足强度和刚度的要求。5.2 后下横梁受力验算由于后下横梁所用型钢截面尺寸与前下横梁一样，且后下横梁受力点分布也与前下横梁一样，且受力大小小于签下横梁（N1=N2=N3=N4=N5=N6=N7=52.11KN），故可不做验算，必能满足强度要求。六、内模滑梁计算（3m节段）6.1 荷载组合、内反力计算及截面初选内模滑梁每个箱室设置2道，间距为2.5m,内模滑梁主要承受以下荷载：1) 顶板自重：G2=238.5 KN2) 内模自重：G顶21.5 KN16、3) 人员、机械荷载：G施=2.5*3*7=52.5 KN。按3m长度进行分布，则每道内模滑梁的均布荷载如下： q=（G2*1.35+ G顶*1.35+ G施*1.25）/3*3=46.875KN/m计算示意图如图10所示。图10 顶板纵梁受力分布图图中最大弯矩为：MmaxR前*1.75-46.9*3*3/8=97.7KN.m约束反力为：R内模前85.94 KN R内模后54.69 KN所选构件截面模量应满足如下要求：选用236b工字钢，截面参数为：1838m3 ，33000cm46.2 强度、刚度验算抗弯强度： 满足要求。刚度验算：梁内最大挠度：max/L=0.93/4500=1/4839117、/400挠度满足要求。由上可知，内模滑梁采用236b工字钢能完全满足强度和挠度要求。七、前上横梁计算（3m节段）7.1 荷载组合及内、反力计算前上横梁主要承受内、外模滑梁前吊点、前下横梁吊点荷载及前上横梁自重， 图11 前上横梁结构示意图长度为14.4m，计算长度取14.4m，构件拟选用2I45b工字钢，则自重荷载为：q=9/14.4*1.35*9.8=8.3 KN/m根据上述计算已得到的各吊点荷载，荷载布置图如12所示。 图12 前上横梁受力分布图其中T0、T1、T2、T3为前下横梁吊点荷载；T1和T2为内模滑梁吊点荷载；T3为外模滑梁吊点荷载。根据5.1已知前下横梁吊点最大荷载为107.518、5KN，定模滑梁吊点最大荷载为85.94KN,按照最不利分配原则，即前下横梁吊杆荷载均按照107.55KN荷载分布，顶模吊顶按照85.94KN荷载分布。前上横梁采用2I450工字钢，查表得截面抗矩和惯性矩： 单根腹板厚度:13.5mm由于上横梁由2根截面相同的梁连接而成，可取1/2长度进行受力分析，如图13所示：图13 前上横梁荷载分布（1/2）T0=T1=T2=T3=107.55KN,T1=T2=T3=85.94KN，自重荷载q=8.3KN/m,则约束反力R1、R2分别为：R1=433.7KN R2=314.1KN; 弯矩如图14所示：图14 前下横梁受力弯矩图剪力图如图15所示：图15 前19、下横梁剪力图求得前上横梁的最大内力为：Mmax1335.8 KN.m； Qmax271.2 KN由图14可知，前上横梁最大挠度在跨中位置，可由下式计算 0.68+1.25=1.93mmmax/l=1.93/5460=1/28291/4007.2 强度、刚度及整体稳定性验算抗弯强度：抗弯强度满足要求。抗剪强度： 满足要求。刚度验算：悬臂端挠度最大，max/2L=2/4500*2=1/4500 0.6修正后整体稳定系数 b = 0.97则：整体稳定性满足要求。综上所述，前上横梁采用2I450b工字钢截面，其强度、刚度及整体稳定性均能满足要求。八、吊杆计算（3m节段）8.1 精轧螺纹钢吊杆抗拉强度计20、算挂篮吊杆全部采用32精轧螺纹钢，其控制应力按650Mpa考虑。8.1.1 前下横梁吊杆抗拉强度前下横梁吊杆的最大拉力为：Nmax107.55*1.2=129.1 KN则： 抗拉强度能满足要求。其安全系数为：K=650/184=4.0。8.1.2 后下横梁吊杆抗拉强度后下横梁吊杆的最大拉力为（后下横梁锚固在箱梁底板的吊杆）：Nmax194 KN则： 抗拉强度能满足要求。其安全系数为：K=650/242=2.6。8.2 伸长量计算8.2.1 前下横梁最大伸长量前下横梁吊杆最大拉力为：Nmax129.1KN（图10中的R3），吊杆受拉长度，弹性模量E=2.0105MPa，面积为A=803.84 m21、m2，则前下横梁吊杆最大伸长量为：九、挂篮主桁架计算（3m节段）9.1 挂篮三角架计算挂篮主桁架包括三角架、横向平联、前上横梁、后锚扁担梁四个部分，三角架长9.6m，悬空立柱高4.03m，斜拉杆长5.05m,其主要承受前上横梁传递的反力。挂篮三角架如图所示: 图16 三角架主桁架图前上横梁的支座反力为：R反力左473.1 KN R反力中549.4 KN R反力右473.1 KN中间挂篮三角架受力最大，为最不利荷载部位，示意图如图17所示。图17 三角架杆件受力图由于纵梁后锚为4道，求得各道荷载为264.5KN（自重产生的力矩忽略不计）。可得各杆件受力为： N杆1612.55KN（拉）；N杆2422、01.87 KN（压）N杆3704.7KN（拉）； N杆4462.3 KN（压）T后锚(均)=264.5KN：R支反1691杆4的最大弯矩：Mmax=192.3KN*m图18 斜拉杆界面尺寸截面面积：A163cm2则抗拉强度为：其抗拉强度能满足要求。杆件2采用2I40b工字钢，其抗压强度验算为：满足要求。纵梁（杆件4，2I45b）的抗弯强度： 满足要求。9.2 后锚力计算挂篮上纵梁（图17中的杆4）后锚系统是挂篮受力的支承点，只有锚固稳定，整个挂篮系统才能发挥作用。从9.1计算可知，三角形挂篮每个三角架的后锚力需要R后锚=264.5KN，后锚力由精轧螺纹钢提供，控制应力按650Mpa考虑，则单根精轧螺纹钢受拉强度为：满足强度要求。 9.3三角架稳定性验算 满足要求！十、一套挂篮重量一览表（见挂篮设计图纸）20